5.4核裂变与核聚变(教学课件）——高中物理人教版（2019）选择性必修第三册(共33张PPT)

(课件网) 第四节 核裂变与核聚变 第五章 原子核 学习目标 1 新课讲解 3 新课导入 2 经典例题 4 课堂练习 5 本课小结 6 目录 学习目标 1.了解核裂变反应及链式反应的条件。 2.知道反应堆的工作原理及其类型，知道核电站的工作流程。 3.了解核聚变反应及条件。关注受控核聚变反应研究的进度。 4.了解两类核能应用的利弊，关注核技术应用对人类生活和社会发展的影响。 新课导入 较重的核分裂成中等大小的核，较小的核合并成中等大小的核的过程中，都有可能释放出能量。核电站以及原子弹、氢弹等核武器，利用的就是这些核能。在这些装置中，核能是怎样被转化和使用的呢 第一节 核裂变的发现 核裂变的发现 核裂变 物理学中把重核分裂成两个较轻的核时，释放出核能的反应叫做核裂变 铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变是生成钡和氪（铀236为中间过程，不稳定），同时放出3个中子。核反应方程是 核裂变的发现 链式反应 由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程。 条件：核裂变物质的体积大于或等于临界体积或核裂变物质的质量大于或等于临界质量。 临界体积:裂变物质能够发生链式反应的最小体积 相应的质量：临界质量 核裂变的发现 我国科学家钱三强、何泽慧夫妇于1947年在实验中发现铀核也可能分裂为三部分或四部分： 二分裂 三分裂 四分裂 ... 概率： 二分裂的 二分裂的 核裂变的发现 1t标准煤燃烧时放出 2.93×1010 J 的热量。 铀核裂变时如果生成物不同，释放的能量也有差异。如果一个铀235核裂变时释放的能量按200 MeV估 算，1 kg铀235全部裂变时放出的能量就相当于2 800 t 标准煤完全燃烧时释放的化学能！ = 1 kg 2800 t 原子弹 原子弹是利用重核裂变的链式反应制成的，在极短时间内能够释放大量核能，发生猛烈爆炸。 原子弹的燃料是铀235或钚239。在天然铀中只有0.7%的铀235，剩下的99.3%是不易核裂变的铀238。为得到高浓度的铀235，就必须进行同位素分离，形成铀235含量较高的浓缩铀。钚239在自然界并不存在，人们利用核反应堆中产生的中子打击铀238，生成物衰变后成为钚239，然后再利用化学方法将钚239从铀238中分离出来。 原子弹 图5.4-3是“内爆式”原子弹结构图。核燃料一般被分成若干块放置，每块的体积都小于临界体积。它的外部安放化学炸药，引爆时利用化学炸药爆炸的冲击波将核燃料压缩至高密度的超临界状态，聚心冲击波同时压缩放在核燃料球心的中子源，使它释放中子，引起核燃料的链式反应。其中，中子源的四周用铀238做成中子反射层，使逸出燃料区的部分中子返回，从而，降低中子逃逸率以减小临界质量，节省核燃料。 第二节 反应堆与核电站 反应堆与核电站 核反应堆 水泥防护层 控制棒———镉棒 燃料棒—铀棒 慢化剂 示意图为“热中子（慢中子）”核反应堆。 中子的速度不能太快，否则会与铀 235“擦肩而过”，铀核不能“捉”住它，不能发生核裂变。实验证明，速度与热运动速度相当的中子最适于引发核裂变。这样的中子就是“热中子”，或称慢中子。 反应堆与核电站 核反应堆 水泥防护层 控制棒———镉棒 燃料棒—铀棒 慢化剂 慢化剂： 但是，核裂变产生的是速度很大的快中子，因此，还要设法使快中子减速。为此，在铀棒周围要放“慢化剂”，快中子跟慢化剂中的原子核碰撞后，中子能量减少，变为慢中子。常用的慢化剂有石墨、重水和普通水（也叫轻水）。 反应堆与核电站 核反应堆 水泥防护层 控制棒———镉棒 燃料棒—铀棒 慢化剂 控制棒：为了调节中子数目以控制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些镉棒。镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，将镉棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些。这种镉 ... ...